DD226280A1

DD226280A1 - Verfahren zur herstellung eines metallkeimbildes auf dielektrischen oberflaechen

Info

Publication number: DD226280A1
Application number: DD26528284A
Authority: DD
Inventors: Renate Gesemann; Juergen Spindler; Guenter Mossig; Henryk Goetz; Sabine Koerner; Hans-Joachim Fritzsche; Harald Fleischmann; Juergen Thomas; Dieter Buehling; Konrad Voigt
Original assignee: Mittweida Ing Hochschule
Priority date: 1984-07-16
Filing date: 1984-07-16
Publication date: 1985-08-21

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Metallkeimbildes auf dielektrischen Oberflaechen insbesondere von keramischen Traegerkoerpern fuer Schichtkommutatoren. Die Erzeugung eines Metallkeimbildes von hoher Qualitaet ist beim nachfolgenden additiven Aufbau von Schichten fuer deren Haftfestigkeit und Praezision ihrer geometrischen Struktur sehr wesentlich. Durch die Erfindung soll der Aufwand fuer ein hochwertiges Metallkeimbild auf dielektrischen Oberflaechen wesentlich gesenkt werden. Dabei ist ein Verfahren zu schaffen, das in einem technologisch einfachen und zuverlaessigen Prozess realisiert werden kann und mit dem ein exaktes Metallkeimbild aus molekular kleinen Metallkeimen in feinster Verteilung erzeugt wird. Ausgehend von einem Verfahren, bei dem die Herstellung eines Metallkeimbildes durch Auftragen eines geloesten Metallsalzes und nachfolgendem thermischen Reduzieren der Metallionen zu Metallkeimen erfolgt, wird die Aufgabe der Erfindung dadurch geloest, dass das Auftragen der Metallsalzloesung auf die zu beschichtenden Flaechen durch Drucken oder Abwaelzen eines profilierten keramischen Traegerkoerpers und bei der thermischen Zersetzung der Metallsalze zu Metallkeimen ein Einbrennen in die Oberflaeche erfolgt. Als Metallsalze sind u. a. thermisch zersetzbare Metallsalze mit fluechtigen Anionen verwendbar, z. B. Silbernitrat, Eisen(II)-oxalat, Eisen(III)-oxalat, Goldbromid, Goldjodid, Kupferbromat, Silberkarbonat, Silbersulfit sowie Hexaminnickel(II)-bromid, -chlorid und -jodid.

Description

Titel der Erfindung

Verfahren zur Herstellung eines Metallkeimbildes auf dielektrischen Oberflächen

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Metallkeimbildes auf der Oberfläche von dielektrischen, insbesondere keramischen !Prägerkörpern für Schichtkonnnutatoren« Das Metallkeimbild ist bei dein nachfolgenden selektiven Aufbau von Schichten oder Schichtsystemen für deren Haftfestigkeit und die Präaision der geometrischen Struktur entscheidend.

Charakteristik der bekannten technischen lösungen

Zur Hersteilung von derartigen Metallkeimbildem auf der Oberfläche von Keramikträgerkörpern ist es nach dem DD-WP 1356 654, IPK H 01 R, 43/06 bekannt, eine lichtempfindliche Emulsion auf die Oberfläche aufzubringen, mittels Maskenoder Projektionstechniken entsprechend der zu erzeugenden geometrischen Struktur zu belichten, zu entwickeln, zu fixieren, 'zu wässern und zu trocknen und schließlich durch nachfolgendes Einbrennen die flüchtigen Bestandteile der entwickelten Emulsion zu entfernen. Auf der Oberfläche des Keramikträgerkörpers verbleiben in der vorgesehenen Struk-

tür Metallkeime, die als Grandlage für den additiven Aufbau der Schichten dienen. Die Abscheidung kann durch chemischreduktive und gegebenenfalls galvanische Verfahren erfolgen.

Dieses fotochemische Verfahren zur Herstellung eines Metallkeimbildes erfordert durch eine Vielzahl von Prozeßschritten einen hohen technologischen Aufwand, der z. B. dadurch kompliziert wird, daß besonders Maßnahmen zum gleichmäßigen Auftragen der Fotoenmlsion auf gekrümmten Oberflächen erforderlich sind. Sin Vorteil dieses Verfahrens ist, daß in der Strukturgeometrie höchste Genauigkeit und damit sehr feine Strukturen erzeugbar sind. Um einen Edelmetalleinsatz zu vermeiden, wurde

vorgeschlagen, ein Metallkeimbild dadurch zu erzeugen, daß ultrafelne unedle Metallpartikel in einem Gemisch organischer Verbindungen suspendiert., durch Druck— oder Spritztechniken auf die Oberfläche aufgebracht und danach eingebrannt werden, wobei sich die nichtmetallischen Bestandteile der Suspension verflüchtigen.

Suspensionen mit unedlen MetallpartikeIn müssen unter reduzierenden oder zumindest unter inerter Atmosphäre zum Metallkeimbild eingebrannt werden,-um eine Oxidation- der Metallkeime durch den Luftsauerstoff zu verhindern. Für diese Technologie wird Reinst-Wasserstoff bzw. Reinst-Stickstoff in speziellen Öfen eingesetzt, was die Ökonomie des Verfahrens wesentlich verschlechtert. Darüber hinaus ist ein großer. Aufwand erforderlich, die Metallpartikel in einer einheitlichen kleinen Korngröße bereitzustellen.

Bekannt ist es nach der DB-OS 2716 418, IPK C 23 C, 3/02, zum Erzeugen eines Metallkeimbildes auf der Oberfläche eines Trägerkörpers die nicht zu beschichtenden Stellen mit einem geeigneten Resist abzudecken und die freibleibenden Stellen durch einen zweistufigen Prozeß mit einem Metallkeimbild zu versehen. Dabei wird in einem ersten Schritt der entsprechend der zu erzeugenden Struktur abgedeckte Trägerkörper in eine Metaiiionen-Iösung getaucht und in einem zweiten Schritt durch ein Reduktionsmittel zu einem Metallkeimbild

umgewandelt, das in nachfolgenden chemisch-reduktiven Bädern als Grundlage für den Schichtaufbau dient. Nach der Metallisierung kann der Resist entfernt v/erden.

Dieses Verfahren ist, was das Aufbringen des Resist betrifft, im Aufwand mit dem eingangs beschriebenen fototechnischen Verfahren zu vergleichen. Dazu besteht die Gefahr, daß durch Abschwemmen von Keimen in nachfolgenden chemischreduktiven Bädern ein Zersetzen der Bäder eintritt.

Schließlich ist es gemäß der DE-AS 24 09 251 bekannt, zum katalytischen Bekeimen die Oberflächen zunächst mit einer Badlösung eines reduzierbaren Metallsalzes aus der Reihe Kupfer-, Hickel-, Kobalt- und Eisensalzen zu behandeln und anschließend, vorteilhafterweise nach dem Trocknen, das aufgebrachte Metallsalz durch Wärmebehandlung zu katalytisch wirksamen Metallkeimen zu reduzieren. Aber auch bei diesem Verfahren ist es zur Herstellung eines Metallkeimbildes erforderlich, vor dem Behandeln die nicht zu metallisierende Oberfläche abzudecken. Auch das Entfernen der Abdeckschichten bereitet erhebliche Schwierigkeiten, weil das Metallkeimbild dadurch leicht angegriffen wird. Bs ist die Verwendung eines speziellen Lösungsmittelgemischs erforderlich; damit ist eine Verschleppung der Keime in nicht zu beschichtende Zonen möglich, was zu Beschichtungsfehlern führt.

Ziel der Erfindung

Mit der Erfindung soll erreicht werden, daß der Aufwand für das Erzeugen eines hochwertigen Metallkeimbildes auf dielektrischen Oberflächen wesentlich gesenkt werden kann.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Herstellung eines Metallkeimbildes auf dielektrischen Ober-

flächen, insbesondere auf Keramikträgerkörpern für Schicht» kommutatoren, zur nachfolgenden additiven Metallisierung in chemischen Bädern zu schaffen, das in einem technologisch einfachen und zuverlässigen Prozeß realisiert werden kann und ein exaktes Metallkeimbild aus molekular kleinen Metallkeimen in feinster Verteilung erzeugt und bei dein das Entstehen von Metallisierungen an unerwünschten Stellen mit Sicherheit vermieden wird.

Ausgehend von einem Verfahren, bei dem zur Herstellung eines Metallkeimbildes auf dielektrischen Oberflächen insbesondere auf Keramikträgerkörpern für Schichtkommutatoren zur nachfolgenden additiven Metallisierung in chemischen Bädern ein gelöstes Metallsalz auf die zu beschichtende Oberfläche aufgetragen, nachfolgend getrocknet und das Metallsalz durch thermische Behandlung oder mit einem Reduktionsmittel zu Metallkeiinen reduziert wird, wird die Aufgabe der Erfindung dadurch gelöst, daß das Auftragen der Metallsalzlösung durch Drucken oder Abwälzen eines profilierten Trägerkörpers' auf einer unstrukturierten mit der Metallsalzlösung benetzten Oberfläche erfolgt. Als Metallsalzlösung wird zweckmäßigerweise eine wäßrige Silbernitratlösung mit einer Konzentration von 0,01 bis 10 g/l verwendet. Die Zersetzung des Metallsalzes zu Metallkeimen und flüchtigen Bestandteilen kann bei Temperaturen über 450 ⁰C durchgeführt werden, wobei die in feiner Verteilung entstehenden Silberkeime in die Oberfläche eingebrannt werden.

Ss ist auch möglich, die folgenden Metallsalze einzusetzen, die durch eine thermische Behandlung bei Temperaturen über der Zersetzungstemperatur zu einem Metallkeimbild zersetzt und in die Oberfläche eingebrannt werden: Silbersulfit, Silberkarbonat, Kupferbromat, Gold(I)-jodit, Gold(III)-bromid, Eisen(II)-osalat, Eisen(III)-osalat, He:saminnickel(II)-bromid, -chlörid und -jodid.

- 5 Ausführungsbeispiel

Die Erfindung vjird an dem nachfolgend beschriebenen Ausführungsbeispiel erläutert. Dieses Ausführungsbeispiel betrifft die Herstellung eines Metallkeimbildes auf einem ία wesentlichen keramischen Trägerkörper, der an seinem Umfang das Profil von Lamellen aufweist. Dieser Trägerkörper wird, nachdem er gewaschen und getrocknet vmrde, bei Zimmertemperatur auf einer Druckplatte abgewälzt, die mit einem mit einer etwa 0,5 folgen wäßrigen Silbernitratlösung getränkten Filtrierpapier bedeckt ist.

Durch das Abwälzen entsteht auf den Profillamellen des keramischen Trägerkörpers ein dünner wäßriger PiIm, der schnell antrocknet. Die so beschichteten Keramikträgerkörper werden in normaler Luftatmosphäre stehend Temperaturen von etwa 500 ⁰C ausgesetzt. Dabei zersetzt sich das AgEFO-, auf der Oberfläche. Ss entsteht in feiner Verteilung ein Silberkeimbild, das in die Oberfläche eingebrannt wird. Die Konzentration der Silberkeime reicht für die katalytische Verkupferung der Lameilenoberflächen. aus einem chemisch-reduktiven Kupferbad aus. Anschließend wird die chemisch-reduktive Kupferschicht galvanisch auf 10 - 15/um verstärkt. Die abge-. schiedenen Schichten weisen eine hohe Haftfestigkeit >1000 H/cm auf. Da eine Plüssigkeitsbehandlung vor oder während dem Reduzieren vermieden wird und die Keime haftfest auf der Oberfläche eingebrannt werden, ist auch ein Verschleppen von Metallkeimen und damit das Entstehen unerwünschter Metallisierungen mit hoher Sicherheit vermieden.

Claims

1« Verfahren zur Herstellung eines Metailkeimbildes auf dielektrischen Oberflächen, insbesondere auf Kerasikträgerkörpern für Schichtkommutatoren, zur nachfolgenden additiven Metallisierung in chemischen Bädern, bei dein ein gelöstes Metallsalz auf die zu beschichtende Oberfläche aufgetragen, nachfolgend getrocknet und das Metallsalz durch thermische Behandlung reduziert wird, gekennzeichnet dadurch, daß das Auftragen der Metallsalzlösung durch Drucken oder Abwälzen eines profilierten Trägerkörpers auf einer unstrukturierten mit der Metallsalzlösung benetzten Oberfläche erfolgt und nach der thermischen Zersetzung des Metallsalzes die entstehenden Metallkeime auf der Oberfläche eingebrannt werden«

2. Verfahren nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß eine wäßrige Silbernitratlösung und eine Einbrennteisperatur oberhalb 450 C angewandt wird.

3. Verfahren nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß eine Eisen(II)-oxalatlösung und eine Binbrenntemperatur oberhalb 200 ⁰C angewandt wird.

4> Verfahren nach.Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß eine Si sen (III )-o:xalat lösung und eine Binbrenntemperatur oberhalb 100 ⁰C angewandt wird.

5. Verfahren nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß eine Gold(III)-bromidlösung and eine Einbrenntemperatur oberhalb 160 ⁰C angewandt wird.

6. Verfahren nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß eine Gold(I)-Jodidlösung und eine Einbrenntemperatur oberhalb 120 ⁰C angewandt wird.

- 6 Erfindungsanspruch

7. Verfahren nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß eine Kupferbromatlösung und eine Einbrenntemperatur oberhalb 180 ⁰C angewandt wird.

8. Verfahren nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß eine Silberkarbonatlösung und eine Einbrennteinperatur oberhalb. 218 ⁰C angewandt wird.

9. Verfahren nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß eine' Silbersulfitlösung und eine Einbrenntemperatur oberhalb 100 ⁰C angewandt wird.

10. Verfahren nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß eine Hes:aminnickel(II)-bromid, -chlorid oder -joditlösung und Einbrenntemperaturen oberhalb 100 C angewandt werden.